1984年。西南山区。凌晨。温柔谦和的女医生苏菲因涉嫌盗窃国家机密，被公安干警从新婚不久的家中带走。审讯中，苏菲供出了她的全部罪行。五年前，刚从医学院毕业的高材生苏菲顺利分配到三江市最大的人民医院，她与留学归来的秦博士相恋，怀了孩子。原来秦博士还没有跟妻子办好离婚手续，欺骗了苏菲的感情，被妻子发现后，调离了三江市。苏菲急忙准备流产，却阴差阳错地被派往山区医疗队。她期望在艰苦的环境和繁重的工作中流产，却未能如愿，耽误了人流的时机。母亲突然病危。痛不欲生的苏菲在安葬了母亲后，在一个小诊所偷偷生下了孩子小东。好心的关贵山夫妇一直帮她抚养孩子，并且隐瞒着孩子的来历。苏菲感激不尽。关家成了她在世上最温馨的乐园。一日，小东患上重病，苏菲铤而走险回医院偷青霉素注射液，不料却被院办主任李瑞生发现。李瑞生在苏菲最困难的时候帮助了她，苏菲为了报答他，主动报名去了研制核潜艇的851厂医务室工作。但她万万没有想到，李瑞生竟是隐藏的间谍，他以秦博士、私生子和偷药等隐私为要挟，要苏菲成为自己的“下线”，去851厂收集有关核潜艇的全部机密。

顶不住压力的苏菲，在李瑞生的威逼利诱下，前往851厂，她的的生活自此发生了质的改变。长途汽车载着苏菲向目的地进发，司机打盹，险些与一辆迎面开来的敞篷吉普相撞。千钧一发，敞篷车上的退伍军人（张平凉）猛打方向盘，吉普车翻进了山沟，张平凉的胳膊受了伤而长途汽车安然无恙。全车人都感激张平凉的救助，苏菲解下张平凉的手表，用自己的纱巾为他包伤口。忙乱中，手表留在了苏菲手中。上级发现851厂出现重大泄密事件，安全系统派马维康到厂里加强保密工作，对外的名义是厂保卫处副处长。他和处长苗平注意到厂里的技术人员宁福强形迹可疑。苏菲去人事处报到，意外发现处长崔玉凤不但是老乡，还是老校友。两人很谈得来。当苏菲用崔玉凤给她的钥匙打开宿舍房门，却看见一男一女（李向真和魏生宽）正抱在一起亲热，大惊，连忙退了出来。当她再回宿舍向李向真道歉，得知李向真并不喜欢魏生宽。两个女人谈话中，苏菲得知崔玉凤是851厂厂长的前妻，他们有一个女儿。苏还了解到魏生宽家在农村，与李向真同为技术员以及李向真喜欢摄影等信息。灯光球场，苏菲经人指点，认识了安有假肢的厂长王凯。忽然张平凉带着刚从城里接来的妻子耿秀丽到场，在球场上大显身手。苏菲看出李向真对张平凉心存爱意。耿秀丽是文工团舞蹈演员，与张平凉分居多年后调进851，在工会工作。苏菲第一天上班，魏生宽就来找慈蔼的苏医生诉苦。

崔玉凤带着苏菲去张平凉家送花，被留下一起吃饭。这期间，苏菲得知张平凉与王凯情同手足，王凯曾救过张平凉的命。还有就是耿秀丽对杏仁过敏，喜欢吃花生牛轧糖。她和张平凉没有孩子，现在都很想要孩子。聊天过程中，耿秀丽突然表示觉得苏菲面熟，却想不起来，苏菲也觉得见过耿秀丽。说到这儿，苏菲突然回忆起来，她生小东的时候，在小诊所见过去做人流的耿秀丽。惊恐的她非常担心耿秀丽认出她来。技术员宁福强摆脱了跟踪的苗平，与李瑞生接头。宁福强对于马维康的到来十分不安，担心自己已经受到了怀疑。李瑞生却很镇静，让他安心工作养好身体，并表示很快就把他办出国。众人正在张平凉家吃饭，电话铃骤响。宁福强心脏病发作，张平凉和苏菲赶到厂医院。宁福强情况很不稳定，苏菲和张平凉讨论他的病情。苏菲回城看望小东。在和李瑞生的见面中，苏菲告诉他耿秀丽曾经见过自己，提出要回来。李瑞生让苏菲冷静一些，他把办好的小东的户口给了苏菲，指导她如何利用身边的人的弱点套情报，并让她不惜一切代价接近张平凉。与此同时，他还给了苏菲一瓶治疗心脏病的药，让她带给宁福强。苏菲不知该如何接近张平凉。她拿着张平凉坏了的手表去了修表铺，老板老杜表示一定能修好。

苏菲回宿舍，宿舍成了李向真洗照片的暗房，张平凉打篮球的身姿频频出现在照片上。第二天清晨，出去晨练的李向真忘记锁好抽屉，苏菲从抽屉中的日记本里得知，李向真暗恋张平凉。李向真晨练时，和同样在晨练的张平凉谈得很开心。这个场景被魏生宽看见，心生妒忌，苏菲劝魏生宽不要多心。不小心摔了一跤的王凯来医院上药，苏菲这才发现王凯一条腿安了假肢。苏菲从修表铺取回修好的手表，却见王凯和崔玉凤的女儿王芳被长途汽车售票员揪住。苏菲救下王芳，了解到她有偷窃癖。王芳却从苏菲手中偷走了张平凉的手表。苏菲按照李瑞生的交待，把药带给了宁福强，却没想到当晚宁福强就突发心肌梗死。在送往三江医院路上，宁福强不治身亡，只留给陪同前往的苏菲那瓶治心脏病的药和一句话“他们要我死”，苏菲震惊不已。急于弄清楚真相的苏菲想找到李瑞生问个究竟，却发现他失踪了。马维康调查死因，却没有发现可疑之处，苏菲的药房没有任何问题。法医鉴定，宁福强死于心梗，是压力过大导致。张平凉找苏菲了解宁福强的情况，苏菲心里阵阵紧张。

苏菲急于想去找张平凉了解宁福强的尸检结果，却发现手表不见了，她猜到是王芳偷了。可王芳却已经把手表送给了一个叫松毛球的男孩。王芳答应把手表要回来。苏菲回城看孩子，却意外地看到李瑞生正抱着小东。苏菲追问李瑞生宁福强是不是A组织的人，并请求李把自己调回来。李瑞生却告诉苏菲，宁福强就是吃了她给的心脏病药而身亡的，苏菲愣在那里。王凯来厂医院做治疗，苏菲好心劝他换个新材料轻便的假肢，王凯无意中表示要二十八号以后，暴露了试车的日子。食堂吃饭时，魏生宽告诉苏菲家里催他结婚，他的弟弟眼睛受伤，要换眼角膜。苏菲热心地答应帮忙。耿秀丽为怀孕的事来找苏菲，她似乎认出了苏菲，苏菲虽然矢口否认，但心里着实害怕。耿秀丽去城里办事，顺便到医院检查是否怀孕。李瑞生意外撞见了耿并了解到她的情况。李瑞生召见苏菲，苏菲提到了王凯的假腿和魏生宽弟弟眼角膜的事情，李瑞生表示一定会帮忙。李瑞生告诉苏菲，耿秀丽肯定是瞒着张平凉做了人流，他指示苏菲通过李向真告诉张平凉耿秀丽做人流的事情。宁福强死后，秘密情报再次被截获，马维康等把怀疑的范围缩小到了新进厂的人员，其中包括苏菲和耿秀丽。